不同通风方式下顶板高位定向钻孔瓦斯抽放效果研究

顶板高位定向钻孔配合上隅角埋管抽放是解决综采工作面采空区瓦斯聚积、回风流瓦斯浓度高的主要手段,顶板高位定向钻孔抽放采空区聚积瓦斯期间,工作面不同通风方式对钻孔的抽放量影响差异较大.通过对常村煤矿W3309综采工作面在2种不同通风方式下的顶板高位定向钻孔抽放量进行监测,结果表明,采用两进一回前置回风比三进一回后置回风顶板高位定向钻孔抽放量高10 m3/min以上,工作面回风流瓦斯浓度下降0.23％,两进一回前置回风较三进一回后置回风更有利于顶板高位定向钻孔抽放,综采工作面瓦斯治理效果明显.同时,通过分析三进一回后置回风通风方式对抽放效果的不利影响因素,并对高位抽放钻孔进行优化,有效解决三进一回后置回风通风方式下瓦斯抽放浓度低、工作面回风流瓦斯浓度偏高问题.     

偏W形通风不同风速下采空区瓦斯涌出规律研究

分析研究了工作面偏W形通风形式及其治理瓦斯的特点和作用,采用Fluent计算模拟了不同风速下采空区瓦斯的涌出规律和工作面瓦斯浓度分布。研究表明:通过合理地控制进回风巷的位置及风速可以控制采空区瓦斯涌出范围及集中涌出地点。最终确定了带式输送机顺槽与轨道顺槽进风上边巷回风的通风形式,轨道顺槽风速v=0.5 m/s可以将采空区瓦斯涌出限制在回风巷附近,且使采空区内部瓦斯集中于回风巷区域,有利于采取抽放治理措施,防止工作面瓦斯超限。     

矿井综放工作面采空区瓦斯运移规律实验研究

利用相似原理,结合达西定律,导出了矿井综放工作面采空区瓦斯运移规律相似准则数。以樟村矿2306综放工作面采空区为原型,建立了相似模型,对不同风速条件下的U、U+L及U+I型通风方式的工作面采空区,进行了瓦斯运移及上隅角瓦斯浓度变化的实验研究。研究结果表明:通风方式决定了采空区内瓦斯运移的空间变化规律;风速决定了其波动程度和影响范围;U+I型通风方式最有利于降低上隅角瓦斯浓度;工作面风速在1.5~2.5 m/s范围时瓦斯浓度控制效果最好,风速过低易出现瓦斯积聚,而过高瓦斯浓度波动明显。     

安全高效高瓦斯工作面下行通风技术研究与应用

为解决上行通风引起的上隅角瓦斯积聚及采空区抽采管路无法回收等技术难题,将采煤工作面通风方式改为下行通风方式。采用数值模拟的方法,分别对保德煤矿回采工作面采用上行、下行通风方式的采空区瓦斯分布规律进行模拟,确定了下行通风技术参数,并在保德煤矿81505工作面试验采用下行通风方式。结果表明:应用下行通风方式解决了回风隅角瓦斯积聚问题,实现了采空区主要抽采管路的安全回收,解决了采空区遗留金属管路的安全隐患,且工作面巷道优化布置后可减少掘进一条巷道,单个采煤工作面同比节约成本超过5 000万元。     

12°上下行通风工作面煤壁涌出瓦斯分布规律数值模拟

煤壁涌出瓦斯是工作面巷道中瓦斯的重要来源之一;根据后退式U型通风系统流场特点确定适合工作面巷道中瓦斯与风流质量交换的数学模型,针对混合流并带有弯曲壁面的流动,使用Realizab le k-ε双方程湍流模型;利用计算流体力学(CFD)软件F luent对倾斜回采工作面巷道中由煤壁涌出瓦斯形成的瓦斯场进行了模拟,并对上下行通风回采工作面巷道中有煤壁涌出瓦斯形成的瓦斯场进行比较。得出结论:在倾角为12°的巷道中,采用下行通风和上行通风,由煤壁涌出的瓦斯在巷道中形成相似的瓦斯场,在风速较低的情况下,采用下行风比上行风更加有利于瓦斯混合,并且考虑采用上行通风要先排出上隅角由采空区涌出的瓦斯,因此上行风更容易使工作面巷道中的瓦斯发生积聚。     

近距离高瓦斯煤层群综采工作面通风方式的选取

为了得到近距离高瓦斯煤层群综采工作面合理的通风方式,理论研究了近距离高瓦斯煤层群综采工作面的瓦斯运移规律,对比分析了常用工作面通风方式的优缺点以及对瓦斯抽采的影响,得出了近距离高瓦斯煤层群综采工作面宜选用Y型通风的结论。沙曲矿24202工作面从U+L型通风改为Y型通风后,工作面瓦斯抽采量从40 m3/min提高到45 m3/min,瓦斯抽采率从62.5%提高到73%,日产量从600 t增加到1 800 t,工作面回风瓦斯浓度从0.8%降低到0.5%,工作面瓦斯零超限,从实践的角度证明了Y型通风的合理性。     

下行通风在常村矿高瓦斯综采工作面的应用

针对常村矿N3-3高瓦斯缓倾斜煤层综采工作面瓦斯涌出量大、上隅角瓦斯超限等问题,分析了工作面瓦斯来源及运移规律,查明工作面上行通风时瓦斯治理效果差的原因,研究并实施了下行通风方式,配合顶板裂隙带高位钻孔抽采采空区瓦斯措施,提高了瓦斯治理效果,消除了工作面上隅角瓦斯超限,实现了工作面的安全高产高效。     

高瓦斯矿井极薄煤层采煤工作面“Y”形通风与瓦斯抽放综合治理研究

针对东泰矿业有限公司一号矿高瓦斯难抽极薄采煤工作面隅角瓦斯超标问题,通过对工作面通风系统进行分析,提出采用"Y"形通风方式治理回风角隅瓦斯,并优化布置了瓦斯抽放系统,改造后,经对比测试表明:工作面风流平均瓦斯浓度降低0.17%,回风流平均瓦斯浓度降低0.19%,回风隅角平均瓦斯浓度降低0.41%。     

综掘工作面不同截割方式下的最佳风场调控规则

针对目前综掘工作面局部通风方式下,出风口风流状态不能根据实际通风需求进行动态变化,造成巷道内粉尘与瓦斯聚集严重问题,通过最佳风场调控规则分析,以求有效降低粉尘质量浓度和瓦斯体积分数。采用正交试验及流场模拟实验方法分析不同截割方式下风流参数变化对风速、瓦斯及粉尘场分布影响规律,获取大量样本数据,建立风场调控参数与风速、瓦斯及粉尘质量浓度关联关系的初始化决策信息系统,并对其进行K-means算法离散化合并规约处理,建立离散化决策信息系统。基于粒计算和Matlab软件编写了风场调控规则获取的智能算法和参数化程序。利用风场调控规则获取方法和参数化程序分析并建立了陕西神木柠条塔矿S1212胶运巷道综掘工作面的最佳风场调控规则,并利用自主研制的风流调控装置进行了井下测试验证。结果表明:经使用最佳风场调控规则后,巷道内风速在0.25～4.00 m/s及死角区域瓦斯体积分数低于1%的前提下,出风口距掘进工作面最近距离5 m时,回风侧粉尘质量浓度最高降低43%,司机处粉尘质量浓度最高降低38%;出风口距掘进工作面最远距离10 m时,回风侧粉尘质量浓度最高降低15%,司机处粉尘质量浓度最高降低37%。     

基于CFD模拟的采空区瓦斯分布规律研究

为了研究高瓦斯综采工作面下的采空区瓦斯分布规律,以某矿15110综采工作面采空区为原型,使用FLUENT软件对U型、U型+高抽巷、Y型、Y型+高抽巷+采空区埋管抽采进行数值模拟和分析。结果表明:相比于U型通风下采空区上部瓦斯积聚严重,U型通风联合高抽巷能有效降低采空区裂隙带的瓦斯,高抽巷瓦斯浓度和混合流量模拟值分别为43.52%、197.50 m³/min,与现场监测值接近;但上隅角瓦斯浓度偶尔超限。在Y型通风下,瓦斯浓度随着采空区深度的增加而升高,随着靠近沿空回风巷而升高;上隅角瓦斯浓度相比于U型通风能有效降低。相比于Y型通风下沿空回风巷瓦斯浓度容易超限,Y型通风联合高抽巷、采空区埋管抽采的瓦斯防控体系能有效降低高瓦斯综采工作面的瓦斯浓度,为解决高瓦斯综采工作面瓦斯超限难题提供了理论指导。